Conservatoire National des Arts et Métiers Soutenance en vue d ’obtenir le diplôme d ’ingénieur en acoustique
Conservatoire National des Arts et Métiers
Soutenance en vue d ’obtenir le diplôme d ’ingénieur en
acoustique
Etude de la perception de la localisation pour une prise de son acoustique en différence d’intensité en 5.1.
par Laurent Givernaud
Président : Jacques Jouhaneau
Correspondant : Jean-Marc Lyzwa
Présentation
5.1 Perception de la localisation Prise de son acoustique Différence d ’intensité
5.1
Recommandation internationale Compatibilité télévision, cinéma et audio Impose notamment le nombre et l’angle
de reproduction des enceintes. Compatibilité monophonique et
stéréophonique sur deux canaux Inconvénients : enceintes non
équidistantes et peu nombreuses
Etude de la perception de la localisation C ’est une des caractéristiques du
multicanal qui est recherchée en audio. La direction du son perçue par le cerveau
dépend de nombreux facteurs. Repérages monoraux et binauraux
La prise de son en stéréophonie utilise le plus souvent les différences d ’intensités ou de temps pour générer des images fantômes.
Prise de son acoustique
Réalisme sonore Simplicité Demande de la production Une absence de codage ou de
matriçage est un avantage 5 enceintes = 5 microphones
Différence d’intensité
Résultats décevants en différences de temps
Simplicité de mise en œuvre par rapport aux autres repères de la localisation
Nécessite des microphones directifs : format 2/2
Le pan-pot des consoles utilise les I.
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantdro ite
Avantgauche
Arrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantgauche
Avantdro ite
A rrièregauche
Arrièredro ite
Angles physiques
Zonefronta le
Zone la téra ledro ite
Zone arriè re
Zone la téra legauche
Ava
nt+30°
+120°
Avantages du I par rapport au T
Le signal ne doit pas être cohérent entre les canaux
Pas d ’image fantômes multiples Restitution des premières réflexions et de la
réverbération dans le quadrant approprié. Pas de réverbération artificielle.
Zone de reproduction élargie. En s ’écartant du point central on génère des différences de temps.
Compatibilité descendante
La captation en I avec deux canaux
-30
-20
-10
0
010
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160170
180190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340350
Angle utile de prise de son en biphonie
Angle physique du micro gauche
Angle physique du micro droit
Zone inutile pour la biphonie reproduite essentiellement par l'enceinte droite.Cette zone est utilisée en 5.1 pour le codage arrière
Test de Localisation Quel est la correspondance entre la direction
perçue (image fantôme) du son et la différence d ’intensité à affecter à une paire d ’enceintes ?
Le test est fait pour 38 combinaisons de différence d ’intensité
Le signal sonore utilisé est du chant Ordre séquentiel aléatoire 25 auditeurs au total Les différences d ’intensité sont réalisées à la
console par pan-pot entre paire d ’enceinte
0.2
0.4
0.6
0.8
1
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant droite Avant gauche Arrière droiteArrière gauche
Avant
Aucune inversion de localisation dans les résultats
Que faire de ces résultats ? Trouver des microphones avec les directivités
correspondantes aux résultats
Ces directivités n’existent pas pour les microphones de prise de son ! Adapter les microphones existants pour
s ’approcher le plus possible des résultats
0.2
0.4
0.6
0.8
1
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant droite Avant gauche Arrière droiteArrière gauche
Avant
0.2
0.4
0.6
0.8
1
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant droite Avant gauche Arrière droiteArrière gauche2nd ordre Cardioïde
Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0 Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0 Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0 Avant
10
20
30dB
330
150
300
120
270
90
240
60
210
30
180 0
Avant
Microphone de directivité du 2nd ordre
Les microphones du 1er ordre ont des directivités de la forme A+B cos() et correspondent aux microphones les plus utilisés en prise de son.
Des microphones du 2nd ordre ont été réalisés depuis 1950.
Réponse en fréquence très médiocre. Directivité en cos2()
Principe des microphones du 2nd ordre
cos)cos1()( Mh
Microphones cardioïdes
Gradient de microphones
-1Sum
D
A B
La courbe de réponse d ’un microphone du 2nd ordre
102
103
104
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Fréquence (Hz)
Amplitude (dB)
D=5cm
A=Btheta=0
Pente de 6dB/octaveen basse fréquence
Filtrage en peigne
Zone utile très réduite
Amélioration de la réponse aux basses fréquences
102
103
104
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Fréquence (Hz)
Amplitude (dB)
A=1B=0.5
Passage progressif du 2nd au 1er ordre
Zone de fonctionnement en second ordre
Ajustement en phase
Séparation des 2 bandes Génération du gradient
8cm
1.5cm
Avant
Hau
t
-3dB -3dB
Sum
SumSum
inv
invinv
eqlpf
hpf
Sortie
Atténuation sur la capsule arrière
Augmentation de la bande passante
couple pour la captation BF
couple pour la captation HF
Diagramme polaire du prototype
10
20
30dB
330
150
600
120
270
90
240
60
210
30
180 0
125 Hz250 Hz500 Hz1 kHz2 kHz4 kHz8 kHz16 kHz
Avant
Microphone cardioïde DPA4011
102
103
104
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Fréquence (Hz)
Ang
le (
degr
é)
-3
-6
-9
-12
-15-18
-21
-24
-27-30
-18-21
-15
Directivité du prototype
102
103
104
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Fréquence (Hz)
Ang
le (
degr
é)
-3
-6
-9-12
-15
-18
-21
-24
-21
-15-18
-21
Courbe de réponse du prototype égalisée
Prise de son réalisée
Test de localisation. Conditions de test similaires au test initial:
séquence aléatoire, tests réalisés dans la même salle et avec les mêmes enceintes...
Utilisation de quatre sonorités différentes: Claves, woodblock, maracas et Vega.
Test de deux systèmes: Assemblage de 2 prototypes du 2nd ordre + 2 cardioïdes arrières
Assemblage de 4 capsules cardioïdes
Systèmes d ’enregistrement
Inversions ressenties
10% sur les tests de chant et de maracas Causes possibles nombreuses:
Les directivités ne sont pas idéales
Effet de diffraction entre les capsules
Les capsules ne sont pas totalement coïncidentes
Le test est aléatoire
Moyenne de tous les stimuli
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200 250 300 350
Normal
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200 250 300 350
Second Ordre
Normal
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200 250 300 350
Cardioïde
Second Ordre
Normal
Que dire de ces résultats ?
La prise de son en I respecte la localisation
Le prototype est légèrement plus fidèle quant à la précision de la localisation
Il serait souhaitable de comparer ces résultats avec d ’autres tests de localisation
Conclusion
Cette étude montre certains avantages de la prise de son coïncidente par rapport au T pour le multicanal
Le prototype doit être amélioré Les exigences d ’un enregistrement
sonore de qualité nécessitent des études complémentaires